 |
Методы, средства и приборы для контроля вредных веществ в воздухе рабочей зоны в сварочном цехе
|
|
|
|
Структура, содержание методик выполнения измерений концентраций вредных веществ в воздухе рабочей зоны сварочного цеха соответствуют требованиям ГОСТ Р 8.563.
Разрабатываемые, пересматриваемые или внедряемые методики выполнения измерений концентраций вредных веществ в воздухе рабочей зоны в цехе должны быть аттестованы в соответствии с требованиями ГОСТ Р 8.563 и утверждены Минздравом России в установленном порядке.
Методики и средства обеспечивают избирательное измерение концентрации вредного вещества в цехе в присутствии сопутствующих компонентов на уровне ПДК.
Границы допускаемой погрешности измерений концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны сварочного цеха, равных ПДК или более, должны составлять% от измеряемой величины при доверительной вероятности 0,95; при измерениях концентраций ниже ПДК - границы допускаемой абсолютной погрешности измерений должны составлять ПДК в мг/м3 при доверительной вероятности 0,95.(измерений, полученных при однократном отборе проб).
Для веществ, ПДК которых ниже 1,0 мг/м3, допускается увеличивать указанные нормы не более чем в 2 раза.
Измерение концентраций вредных веществ в воздухе рабочей зоны цеха индикаторными трубками должно проводиться в соответствии с ГОСТ 12.1.014.
Для автоматического непрерывного контроля за содержанием вредных веществ в воздухе рабочей зоны сварочного цеха должны быть использованы автоматические газоанализаторы и газоаналитические комплексы утвержденных типов, соответствующие требованиям ГОСТ 13320.
Аппаратура
Газоанализатор универсальный УГ-2
Газоанализатор УГ-2 универсальный предназначен для измерения массовых концентраций вредных газов (паров) в воздушной среде производственных помещений, промышленной зоны при аварийных ситуациях, промышленных выбросах, емкостях и каналах.
|
|
|
Принцип действия прибора основан на изменении окраски слоя индикаторного порошка в индикаторной трубке после просасывания через нее воздухозаборным устройством УГ-2 воздуха рабочей зоны производственных помещений. Длина окрашенного столбика индикаторного порошка в трубке пропорциональна концентрации анализируемого газа в воздухе и измеряется по шкале, градуированной в мг/м3.
Условия эксплуатации:
- температура окружающего воздуха от 10 до 35°С;
- относительная влажность воздуха не более 90%;
- атмосферное давление от 87 до 107 кПа (от 650 до 800 мм рт. ст.);
- массовая концентрация пыли не более 40 мг/м3.
Технические характеристики:
- масса воздухозаборного устройства УГ-2 не более 1,5 кг;
- масса комплекта индикаторных трубок не более 0,3 кг;
- габаритные размеры воздухозаборного устройства УГ-2 не более 110х105х200 мм;
- габаритные размеры комплекта индикаторных трубок не более 140 х 75х30 мм.
Относительная погрешность измерения массовых концентраций аммиака, ацетона, хлора, бензола, толуола, ксилола, углеводородов нефти, этилового эфира, бензина, оксидов азота, оксида углерода и сернистого ангидрида тремя индикаторными трубками при помощи газоанализатора универсального УГ-2 не превышает ± 25%.
Таблица 1 - Определяемые вещества газоанализатором УГ-2
| №№ п/п | Определяемое вещество | Объем анализируемого воздуха, мл | Диапазон измерения, мг/м3 | Продолжительность анализа, мин. | ||||
| 1 | Аммиак | 250 30 | от 0 до 30 от 0 до 300 | 4 2 | ||||
| 2 | Ацетилен | 255 60 | от 0 до 1400 от 0 до 6000 | 5 3 | ||||
| 3 | Ацетон | 300 | от 0 до 2000 | 7 | ||||
| 4 | Бензин | 300 60 | от 0 до 1000 от 0 до 5000 | 7 4 | ||||
| 5 | Бензол | 350 100 | от 0 до 200 от 0 до 1000 | 7 4 | ||||
| 6 | Диоксид серы | 300 60 | от 0 до 30 от 0 до 200 | 5 3 | ||||
| 7 | Диоксид углерода | 400 100 | от 0 до 1500 от 0 до 80000 | 8 4 | ||||
| 8 | Дихлорэтан | 1200 (3 х 400) | от 0 до 100 | 14 | ||||
| 9 | Диэтиловый эфир | 400 | от 0 до 3000 | 10 | ||||
| 10 | Ксилол | 300 | от 0 до 500 | 4 | ||||
| 11 | Метиловый спирт | 400 | от 0 до 500 | 6 | ||||
| 12 | Озон | 800 (2 х 400) | от 0 до 1 | 12 | ||||
| 13 | Оксиды азота | 325 150 | от 0 до 50 от 0 до 200 | 7 5 | ||||
| 14 | Оксид углерода | 220 60 | от 0 до 120 от 0 до 400 | 8 5 | ||||
| 15 | Сероводород | 300 30 | от 0 до 30 от 0 до 300 | 5 2 | ||||
| 16 | Скипидар | 400 150 | от 0 до 2000 от 0 до 4000 | 8 4 | ||||
| 17 | Тетрахлорид углерода | 800 (2 х 400) | от 0 до 100 | 14 | ||||
| 18 | Толуол | 300 100 | от 0 до 500 от 0 до 2000 | 7 4 | ||||
| 19 | Трихлорэтилен | 220 400 | от 0 до 80 от 0 до 30 | 5 7 | ||||
| 20 | Углеводороды нефти | 300 | от 0 до 1000 | 7 | ||||
| 21 | Хлор | 350 | от 0 до 15 | 7 | ||||
| 22 | Хлористый водород | 400 150 | от 0 до 30 от 0 до 100 | 6 3 | ||||
| 23 | Хлороформ | 800 (2 х 400) | от 0 до 100 | 14 | ||||
| 24 | Этиловый спирт | 300 | от 0 до 4000 | 6 |
|
|
|
Подготовка и проведение измерений
При подготовке прибора УГ - 2 к работе перед проведением анализа необходимо выполнение следующих пунктов:
- проверить герметичность воздухозаборного устройства УГ-2;
- снарядить индикаторные трубки;
- снарядить фильтрующие патроны.
Зараженный воздух, проходя через индикаторную трубку, изменяет цвет наполнителя. Измеряя длину окрашенного столбика наполнителя в трубке по шкале, отградуированной в мг/м3, определяют концентрацию анализируемого АХОВ в воздухе. Продолжительность проведения одного анализа 2-10 минут.
Перед проведением анализа индикаторные трубки необходимо выдержать 30 минут для принятия температуры окружающей среды.
Для определения концентрации определяемого газа (пара) открывают крышку воздухозаборного устройства, отводят фиксатор, берут из гнезда исток и вставляют его в направляющую втулку так, чтобы наконечник фиксатора скользил по канавке штока, над которой указан объем просасываемого воздуха.
Давлением руки на головку штока сильфон сжимают до тех пор, пока конец фиксатора попадет в верхнее углубление в канавке штока. Берут индикаторную трубку, освобождают от герметизирующих колпачков, избегая засорения ее герметизирующим материалом.
|
|
|
Постукивая стержнем о стенки трубки, проверяют ее уплотнение и, если при этом между столбиком порошка и тампоном образовался просвет, его устраняют нажатием стержня на тампон.
После этого ее присоединяют к резиновой трубке воздухозаборного устройства. При наличии в анализируемом воздухе паров (газов), мешающих определению, их улавливают фильтрующим патроном, который присоединяют с помощью резиновой трубки к индикаторной трубке узким концом встык.
При определении концентрации окислов азота окисленную и поглотительно-окислительную трубку присоединяют к индикаторной трубке концом, который содержит темно - фиолетовый порошок.
Надавливая одной рукой на головку штока, другой отводят фиксатор. Как только шток начнет двигаться, фиксатор отпускают и включают секундомер.
Когда фиксатор войдет в нижнее углубление канавки штока, слышен щелчок, то просасывание воздуха еще продолжается.
При просасывании заданного объема воздуха продолжительность хода штока должна укладываться в пределы, указанные на этикетке измерительной шкалы для определяемого газа (пара).
Если продолжительность хода штока меньше указанного на шкале, то столбик порошка в трубке уплотнен слабо и наоборот.
Концентрацию определяемого газа находят, совмещая нижнюю границу столбика окрашенного порошка индикаторной трубки с началом измерительной шкалы этикетки.
Цифра на шкале, совпадающая с верхней границей окрашенного столбика порошка, указывает концентрацию определяемого газа (пара). Измерения на каждом объеме проводить не менее 2 - 3 раз.
После проведения анализа патрон отсоединяют от индикаторной трубки, закрывают заглушками и укладывают на хранение до следующего анализа.
Анализ приборов контроля вредных веществ в воздухе рабочей зоны в сварочном цехе
Газоанализатор «ФЛЮОРИТ-Ц»
|
|
|
Рисунок 1 - Газоанализатор «ФЛЮОРИТ-Ц»
Предназначен для измерений объёмной доли кислорода в инертных газах и азоте и представляет собой цифровой промышленный, стационарный прибор непрерывного действия.
Принцип действия газоанализатора основан на применении потенциометрической твёрдоэлектролитной ячейки.
Сверх широкий диапазон измерений газоанализатора (от 10-6 до 100%) позволяет использовать его как при производстве особо чистых инертных газов и азота, так и при контроле технологических процессов в нефтехимической, химической, металлургической отраслях промышленности.
Показатели конкурентоспособности:
широкий диапазон и высокая точность измерения, быстродействие;
высокая надёжность и долговечность;
возможность реализации альтернативной независимой поверки при отсутствии эталонов;
простота эксплуатации и ремонта;
возможность размещения блоков газоанализатора друг от друга на расстоянии до 300 м.
Таблица 2 - Технические характеристики газоанализатора «ФЛЮОРИТ-Ц».
| Диапазоны измерений объёмной доли кислорода | от 110-6 до 110-4%; от 110-5 до 110-3%; от 110-4 до 110-2%; от 110-3 до 110-1%; от 110-2 до 1%; от 0,1 до 10%; от 1 до 100% |
| Основная относительная погрешность: - для области измерений от 110-6 до 110-5%, не более; - для области измерений от 110-5 до 110-3%, не более; - для области измерений от 110-3 до 100%, не более. | ± 10% ± 6% ± 4% |
| Время установления показаний: - для области измерений от 110-6 до 110-3% (включительно), не более; - для области измерений более 110-3 до 0,1% (включительно), не более; - для области измерений более 0,1 до 100% (включительно), не более. | 10 мин 1,5 мин 0,5 мин |
| Унифицированный выходной сигнал для каждого диапазона измерений | от 0 до 5 мА или от 4 до 20 мА |
| Параметры анализируемого газа: - температура в точке отбора; - давление на входе. | от -10 до +50°С от 4 до 600 кПа |
| Температура окружающего воздуха | от +5 до +50°С |
| Потребляемая мощность, не более | 120 Вт |
| Габаритные размеры: - датчик; - блок измерений. | 165х145х340 мм 250х145х350 мм |
| Масса: - датчик; - блок измерений. | 4 кг 4,5 кг |
| Средняя наработка на отказ, не менее | 20000 ч |
| Средний срок службы, не менее | 10 лет |
Газоанализатор «СВЕТ»
Рисунок 2 - Газоанализатор «СВЕТ»
Предназначен для измерений объемной доли азота в аргоне и представляет собой цифровой стационарный прибор непрерывного действия.
Принцип действия газоанализатора основан на эмиссионном спектральном методе измерения.
Газоанализатор применяется при производстве чистых газов, на воздухоразделительных установках, в криогенной промышленности, а также при проведении сварочных работ с использованием аргона.
Показатели конкурентоспособности:
|
|
|
автоматический контроль измеряемого параметра;
автоматическое переключение диапазонов измерения;
широкий диапазон входного давления;
наличие обзорного диапазона объёмной доли азота от 0 до 1000 млн-1;
световая сигнализация о режиме работы термостата и о достижении предельных значений измеряемого компонента;
простота монтажа и удобство эксплуатации.
Таблица 3 - Технические характеристики газоанализатора «СВЕТ»
| Диапазоны измерений | от 0 до 10 млн -1 от 0 до 100 млн -1 |
| Основная приведенная погрешность: - для диапазона измерений от 0 до 10 млн -1; - для диапазона измерений от 0 до 100 млн -1. | ± 20% ± 10% |
| Унифицированный выходной сигнал | от 4 до 20 мА |
| Время установления показаний и выходного сигнала | 2 мин. |
| Параметры анализируемого газа: - температура; - избыточное давление. | от +5 до +50°С от 0,1 до 15 Мпа (от 1 до 150 кгс/см2) |
| Расход анализируемого газа через газоанализатор | до 300 см3/мин. |
| Температура окружающего воздуха | от +5 до +50°С |
| Потребляемая мощность, не более | 100 Вт |
| Габаритные размеры, не более | 530х220х530 мм |
| Масса, не более | 20 кг |
| Средняя наработка на отказ, не менее | 20000 ч |
| Средний срок службы, не менее | 8 лет |
Газоанализатор «ОНИКС»
Рисунок 3 - Газоанализатор «ОНИКС»
Предназначен для одновременного измерения объемных долей влаги, кислорода и водорода в азоте и инертных газах и представляет собой цифровой, стационарный прибор непрерывного действия.
Принцип действия газоанализатора основан на комбинированном применении кулонометрических и твердоэлектролитного чувствительных элементов.
Газоанализатор применяется в технологических процессах на предприятиях металлургической, химической, электронной промышленности, в других отраслях, связанных с производством особо чистых газов, а также на наземных космических объектах. Газоанализатор может использоваться для проведения научных исследований в различных областях науки и техники.
Показатели конкурентоспособности:
возможность одновременного измерения концентрации трёх компонентов - кислорода, водорода, влаги;
считывание данных об объемных долях влаги, кислорода и водорода по цифровому табло производится выборочно по желанию оператора нажатием соответствующей кнопки переключателя режима измерений, при этом выбор области измерений каждого компонента производится автоматически;
возможность одновременной записи значений измеряемых компонентов при использовании многоточечного регистрирующего прибора;
газоанализатор выдерживает перегрузки по измеряемым компонентам и не требует установки нуля;
газоанализатор имеет устройство сигнализации о перегрузке по каждому измеряемому компоненту, а также устройство сигнализации о неисправности прибора;
наличие диапазона показаний объёмной доли измеряемых компонентов от 500 до 1000 млн-1;
возможность реализации альтернативной независимой поверки при отсутствии эталонов.
Таблица 4 - Технические характеристики газоанализатора «ОНИКС»
| Диапазон измерений для каждого компонента по цифровому табло | от 0 до 500 млн -1 |
| Основная приведенная (к наибольшему значению объёмной доли измеряемого компонента) погрешность: - для области значений объёмной доли от 0 до 10 млн -1; - для области значений объёмной доли свыше 10 до 500 млн -1. | ± 6% ± 4% |
| Время установления показаний, не более | 5 мин |
| Общий расход анализируемого газа через газоанализатор, не более | 1000 см3/мин |
| Унифицированный выходной сигнал | от 0 до 5 мА или от 4 до 20 мА |
| Рабочие условия применения: - избыточное давление анализируемого газа; - температура окружающего воздуха; - относительная влажность окружающего воздуха, не более. | от 30 до 200 кПа (от 0,3 до 2 кгс/см2) от +5 до +50°С 80% |
| Потребляемая мощность в рабочем режиме, не более | 150 Вт |
| Габаритные размеры | 480х220х520 мм |
| Масса | 20 кг |
| Средняя наработка на отказ, не менее | 20000 ч |
| Средний срок службы, не менее | 10 лет |
Обоснование использования выбранного средства контроля
Проанализировав газоанализаторы УГ-2, используемые на предприятии ОАО «Энергомаш» и современные газоанализаторы «ФЛЮОРИТ-Ц», «СВЕТ», «ОНИКС» мною был сделан вывод, что газоанализатор УГ-2 не только морально устарел, но и не отвечает многим современным требованиям эксплуатации, точности измерений и.т.д.
Среди, предложенных мною газоанализаторов был выбран газоанализатор «ФЛЮОРИТ-Ц» так как он соответствует всем требованиям к измерениям воздуха рабочей зоны на сегодняшний день.
Газоанализатор защищён патентом Российской Федерации, зарегистрирован в Государственном реестре средств измерений под №20628-00 и допущен к применению в Российской Федерации в качестве средства измерений. Имеет российский и военный сертификаты.
Газоанализатор может применяться на воздухоразделительных установках, установках для получения и тонкой очистки инертных газов и азота для контроля готовой продукции, а также для промежуточного технологического контроля.
Газоанализатор выполнен в климатическом исполнении УХЛ, категории размещения 4.2 по ГОСТ 15150-69 при температуре окружающего воздуха от плюс 5 до плюс 50°С.
Газоанализатор представляет собой изделие третьего порядка по ГОСТ 12997-84, состоящее из датчика и блока измерений.
По защищенности от воздействия окружающей среды газоанализатор имеет исполнение, защищенное от попадания внутрь твердых тел со степенью защиты JP20 по ГОСТ 14254-96.
По устойчивости к воздействию температуры и влажности окружающего воздуха газоанализатор имеет исполнение В4 по ГОСТ 12997-84.
По устойчивости к воздействию атмосферного давления газоанализатор имеет исполнение Р1 по ГОСТ 12997-84.
Газоанализатор предназначен для эксплуатации во взрывобезопасных помещениях. Газоанализатор не требует установки нуля. Газоанализатор не является источником радиопомех и шума.
Газоанализатор имеет выходной линейный унифицированный сигнал постоянного тока 0-5 мА или 4-20 мА по ГОСТ 26.011-80 для каждого диапазона измерений.
Газоанализатор имеет диапазон показаний ЭДС чувствительного элемента от 0 до 2 В.
Допускаемая основная относительная погрешность (do) по показаниям газоанализатора и по выходному сигналу не более:
- ± 10% при измерении объемной доли кислорода от 1·10-6 до 1·10-5%
- включительно;
- ± 6% при измерении объемной доли кислорода от 1·10-5 до 1·10-3%
- включительно;
- ± 4% при измерении объемной доли кислорода от 1·10-3 до 100% включительно.
Допускаемое изменение показаний газоанализатора в течение 7 суток на одной и той же газовой смеси не превышает 0,5 do.
Дополнительная погрешность газоанализатора при изменении температуры окружающей среды на каждые ± 10°С от температуры плюс (20 ± 2)°С в диапазоне от + 5 до + 50°С не превышает 0,5 dop.
Дополнительная погрешность газоанализатора, обусловленная отклонением расхода анализируемого газа через чувствительный элемент на ± 30% от значения (от 2,4 до 2,6) см3/с, не превышает 0,4d0.
Время прогрева газоанализатора не превышает 30 мин.
Температура рабочей зоны чувствительного элемента 634°С (907 К).
Массы составных частей газоанализатора не более:
- датчика - 4,0 кг;
- блока измерений - 4,5 кг.
Габаритные размеры составных частей газоанализатора не более:
- датчика - 165х145х340 мм;
- блока измерений - 250х145х350 мм.
Потребляемая газоанализатором мощность в рабочем режиме не более 120 Вт.
Газоанализатор в транспортной таре выдерживает воздействие температуры от - 50 до + 50°С и относительной влажности до (95 ± 3)% при температуре + 35°С.
Газоанализатор в транспортной таре выдерживает вибрации по группе N2 по ГОСТ 12997-84 (транспортной тряски) в направлении, указанном на таре "ВЕРХ".
Средняя наработка на отказ То не менее 20000 ч.
Газоанализатор имеет устройство сигнализации о достижении заданного верхнего и нижнего значения объемной доли кислорода и выдает информацию посредством срабатывания контактов электромагнитных реле, а также высвечивания световых индикаторов на передней панели блока измерений. Ток через контакты электромагнитного реле не более 0,5 А при постоянном напряжении не более 30 В.
Заключение
Известно, что загрязнение в процессе сварки воздуха рабочей зоны мелкодисперсной пылью, газами, аэрозолями наносит значительный вред здоровью рабочим, оседая в легких, что является предпосылкой к образованию профессионального заболевания.
В данном работе я рассмотрел улучшение системы контроля за выбросами в сварочном цеху.
С целью усовершенствования контроля за концентрациями вредных веществ, выделяющихся в воздухе рабочей зоны в сварочном цеху.
Для решения проблемы мною был проведен анализ современных стационарных газоанализаторов и предложен новый газоанализатор, отвечающий современным требованиям, предъявляемым к измерениям.
Таким образом, достигнуты цели данной работы, а именно была усовершенствована система контроля измерений объёмной доли кислорода в инертных газах и азоте. Сверх широкий диапазон измерений газоанализатора позволяет использовать его как при производстве особо чистых инертных газов и азота, так и при контроле технологических процессов в нефтехимической, химической, металлургической отраслях промышленности.
|
|
|
